一种反井岩层镶齿滚刀钻头的制作方法

本发明涉及滚刀钻头领域，尤其涉及一种反井岩层镶齿滚刀钻头。

背景技术：

反井钻机工艺原理是通过钻机的电机带动液压马达，液压马达驱动水龙头，并利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻杆及钻头旋转，导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀在钻压的作用下，沿井底岩石工作面做纯滚动或微量滑移。同时主机油缸产生的轴向拉、压力，也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动，产生冲击荷载，使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，破碎岩石。反井钻机的刀头通过轴承固定于钻头主体上。

在钻进时，由于岩屑的不规则性，岩屑对刀头的压力方向可能不垂直于刀头，此时，有效切削力为总压力沿垂直刀头方向的分力。有效切削力的降低使切削效果下降，影响钻进速度。如果刀头的倾斜角度可以自由调整，使得总压力始终垂直于刀头，则总压力全作为有效切削力，钻进效率将得以提高。当刀头侧面受到硬性冲击时，由于其不具有减振功能，将因受到冲击而损坏，使得刀头的报废率提高。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种通过刀头自动调整倾斜角度有效提高钻进效率且能减振的反井岩层镶齿滚刀钻头，解决了现有反井滚刀钻头钻进速度慢、振动损坏率高的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种反井岩层镶齿滚刀钻头，包括底座，底座上连接有固定杆，固定杆通过轴承安装有刀头；所述底座包括底板，底板的一端固定有低位连接杆，低位连接杆的另一端与固定杆的一端球铰接，底板的另一端固定有高位连接杆，高位连接杆的另一端连接有侧移固定机构，固定杆的另一端连接有侧移滑动机构，侧移滑动机构套设于侧移固定机构内；高位连接杆中段设置有角度调节机构。

作为本发明的优选方案，所述侧移固定机构包括侧移腔，侧移腔靠近固定杆的一端设置有侧移槽，侧移滑动机构从侧移槽延伸到侧移腔内，侧移腔内固定有弹簧，弹簧的轴向垂直于固定杆，弹簧的另一端连接于固定杆上。

作为本发明的优选方案，所述侧移滑动机构包括侧移杆，侧移杆的一端固定于固定杆上，侧移杆的另一端固定有凸块，凸块设置于侧移腔内，凸块的高度大于侧移槽的高度。

作为本发明的优选方案，所述角度调节机构将高位连接杆切断为两部分，高位连接杆靠近底板的部分为第一高位连接杆，第一高位连接杆的一端与底板固定，第一高位连接杆的另一端与角度调节机构固定，高位连接杆靠近侧移固定机构的部分为第二高位连接杆，第二高位连接杆的一端与角度调节机构固定，第二高位连接杆的另一端与侧移固定机构固定；角度调节机构包括倾转固定机构和倾转伸缩机构，倾转伸缩机构套设于倾转固定机构内；倾转固定机构与倾转伸缩机构之间设置有弹性件。

作为本发明的优选方案，所述倾转固定机构包括固定框，固定框靠近侧移固定机构的一端设置有开口，固定框远离开口的一端与第一高位连接杆固定，倾转伸缩机构从固定框的开口延伸至固定框内；弹性件的一端安装于固定框的内腔远离开口的一端，弹性件的另一端与倾转伸缩机构连接。

作为本发明的优选方案，所述倾转伸缩机构包括伸缩块，伸缩块设置有固定框内，伸缩块的宽度大于固定框的开口的宽度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的低位连接杆与固定杆球铰接，侧移滑动机构套设于侧移固定机构内，从而当刀头侧面受到冲击时，侧移滑动机构带动固定杆的一端在侧移固定机构内产生一定滑移，使刀头得到有效缓冲，避免刀头因为受到冲击而损坏。高位连接杆中段设置有角度调节机构，从而刀头可以相对于低位连接杆与固定杆的球铰接点倾转，始终适应岩层的压力方向，使岩屑对刀头的总压力全作为有效切削力，提高钻进效率。

2、当刀头侧面受到冲击时，侧移滑动机构在侧移腔内产生滑动，侧移腔内固定有弹簧能使刀头侧面受到的冲击力的缓冲，避免刀头损坏。

3、侧移杆固定有凸块，凸块在侧移腔内移动，避免侧移杆滑出侧移腔。

4、角度调节机构包括倾转固定机构和倾转伸缩机构，倾转伸缩机构套设于倾转固定机构内。当刀头受到的压力方向不垂直与刀头时，弹性件支撑倾转伸缩机构在倾转固定机构内伸缩。从而，刀头可发生反转，并始终垂直于受到的压力方向，可有效提高钻进效率。

5、倾转固定机构包括固定框，倾转伸缩机构可在弹性件的作用下在固定框内伸缩。

6、倾转伸缩机构包括伸缩块，伸缩块设置有固定框内，避免倾转伸缩机构脱出固定框。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A向的局部结构图。

图中，1-底座，2-固定杆，3-刀头，4-侧移固定机构，5-侧移滑动机构，6-角度调节机构，7-弹性件，11-底板，12-低位连接杆，13-高位连接杆，41-弹簧，51-侧移杆，52-凸块，61-倾转固定机构，62-倾转伸缩机构，611-固定框。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

一种反井岩层镶齿滚刀钻头，包括底座1，底座1上连接有固定杆2，固定杆2通过轴承安装有刀头3；所述底座1包括底板11，底板11的一端固定有低位连接杆12，低位连接杆12的另一端与固定杆2的一端球铰接，底板11的另一端固定有高位连接杆13，高位连接杆13的另一端连接有侧移固定机构4，固定杆2的另一端连接有侧移滑动机构5，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内；高位连接杆13中段设置有角度调节机构6。

本发明的低位连接杆12与固定杆2球铰接，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内，从而当刀头侧面受到冲击时，侧移滑动机构5带动固定杆2的一端在侧移固定机构4内产生一定滑移，使刀头得到有效缓冲，避免刀头因为受到冲击而损坏。高位连接杆13中段设置有角度调节机构6，从而刀头可以相对于低位连接杆12与固定杆2的球铰接点倾转，始终适应岩层的压力方向，使岩屑对刀头的总压力全作为有效切削力，提高钻进效率。

实施例二

一种反井岩层镶齿滚刀钻头，包括底座1，底座1上连接有固定杆2，固定杆2通过轴承安装有刀头3；所述底座1包括底板11，底板11的一端固定有低位连接杆12，低位连接杆12的另一端与固定杆2的一端球铰接，底板11的另一端固定有高位连接杆13，高位连接杆13的另一端连接有侧移固定机构4，固定杆2的另一端连接有侧移滑动机构5，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内；高位连接杆13中段设置有角度调节机构6。

本发明的低位连接杆12与固定杆2球铰接，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内，从而当刀头侧面受到冲击时，侧移滑动机构5带动固定杆2的一端在侧移固定机构4内产生一定滑移，使刀头3得到有效缓冲，避免刀头3因为受到冲击而损坏。高位连接杆13中段设置有角度调节机构6，从而刀头可以相对于低位连接杆12与固定杆2的球铰接点倾转，始终适应岩层的压力方向，使岩屑对刀头的总压力全作为有效切削力，提高钻进效率。

所述侧移固定机构4包括侧移腔，侧移腔靠近固定杆2的一端设置有侧移槽，侧移滑动机构5从侧移槽延伸到侧移腔内，侧移腔内固定有弹簧41，弹簧41的轴向垂直于固定杆2，弹簧41的另一端连接于固定杆2上。当刀头3侧面受到冲击时，侧移滑动机构5在侧移腔内产生滑动，侧移腔内固定有弹簧41能使刀头3侧面受到的冲击力的缓冲，避免刀头3损坏。

所述侧移滑动机构5包括侧移杆51，侧移杆51的一端固定于固定杆2上，侧移杆51的另一端固定有凸块52，凸块52设置于侧移腔内，凸块52的高度大于侧移槽的高度。侧移杆51固定有凸块52，凸块52在侧移腔内移动，避免侧移杆51滑出侧移腔。

实施例三

一种反井岩层镶齿滚刀钻头，包括底座1，底座1上连接有固定杆2，固定杆2通过轴承安装有刀头3；所述底座1包括底板11，底板11的一端固定有低位连接杆12，低位连接杆12的另一端与固定杆2的一端球铰接，底板11的另一端固定有高位连接杆13，高位连接杆13的另一端连接有侧移固定机构4，固定杆2的另一端连接有侧移滑动机构5，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内；高位连接杆13中段设置有角度调节机构6。

本发明的低位连接杆12与固定杆2球铰接，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内，从而当刀头侧面受到冲击时，侧移滑动机构5带动固定杆2的一端在侧移固定机构4内产生一定滑移，使刀头3得到有效缓冲，避免刀头3因为受到冲击而损坏。高位连接杆13中段设置有角度调节机构6，从而刀头可以相对于低位连接杆12与固定杆2的球铰接点倾转，始终适应岩层的压力方向，使岩屑对刀头的总压力全作为有效切削力，提高钻进效率。

所述侧移固定机构4包括侧移腔，侧移腔靠近固定杆2的一端设置有侧移槽，侧移滑动机构5从侧移槽延伸到侧移腔内，侧移腔内固定有弹簧41，弹簧41的轴向垂直于固定杆2，弹簧41的另一端连接于固定杆2上。当刀头3侧面受到冲击时，侧移滑动机构5在侧移腔内产生滑动，侧移腔内固定有弹簧41能使刀头3侧面受到的冲击力的缓冲，避免刀头3损坏。

所述侧移滑动机构5包括侧移杆51，侧移杆51的一端固定于固定杆2上，侧移杆51的另一端固定有凸块52，凸块52设置于侧移腔内，凸块52的高度大于侧移槽的高度。侧移杆51固定有凸块52，凸块52在侧移腔内移动，避免侧移杆51滑出侧移腔。

所述角度调节机构6将高位连接杆13切断为两部分，高位连接杆13靠近底板11的部分为第一高位连接杆，第一高位连接杆的一端与底板11固定，第一高位连接杆的另一端与角度调节机构6固定，高位连接杆13靠近侧移固定机构4的部分为第二高位连接杆，第二高位连接杆的一端与角度调节机构6固定，第二高位连接杆的另一端与侧移固定机构4固定；角度调节机构6包括倾转固定机构61和倾转伸缩机构62，倾转伸缩机构62套设于倾转固定机构61内；倾转固定机构61与倾转伸缩机构62之间设置有弹性件7。当刀头3受到的压力方向不垂直与刀头3时，弹性件7支撑倾转伸缩机构62在倾转固定机构61内伸缩。从而，刀头3可发生反转，并始终垂直于其受到的压力方向，可有效提高钻进效率。

实施例四

一种反井岩层镶齿滚刀钻头，包括底座1，底座1上连接有固定杆2，固定杆2通过轴承安装有刀头3；所述底座1包括底板11，底板11的一端固定有低位连接杆12，低位连接杆12的另一端与固定杆2的一端球铰接，底板11的另一端固定有高位连接杆13，高位连接杆13的另一端连接有侧移固定机构4，固定杆2的另一端连接有侧移滑动机构5，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内；高位连接杆13中段设置有角度调节机构6。

本发明的低位连接杆12与固定杆2球铰接，侧移滑动机构5套设于侧移固定机构4内，从而当刀头侧面受到冲击时，侧移滑动机构5带动固定杆2的一端在侧移固定机构4内产生一定滑移，使刀头3得到有效缓冲，避免刀头3因为受到冲击而损坏。高位连接杆13中段设置有角度调节机构6，从而刀头可以相对于低位连接杆12与固定杆2的球铰接点倾转，始终适应岩层的压力方向，使岩屑对刀头的总压力全作为有效切削力，提高钻进效率。

所述侧移固定机构4包括侧移腔，侧移腔靠近固定杆2的一端设置有侧移槽，侧移滑动机构5从侧移槽延伸到侧移腔内，侧移腔内固定有弹簧41，弹簧41的轴向垂直于固定杆2，弹簧41的另一端连接于固定杆2上。当刀头3侧面受到冲击时，侧移滑动机构5在侧移腔内产生滑动，侧移腔内固定有弹簧41能使刀头3侧面受到的冲击力的缓冲，避免刀头3损坏。

所述侧移滑动机构5包括侧移杆51，侧移杆51的一端固定于固定杆2上，侧移杆51的另一端固定有凸块52，凸块52设置于侧移腔内，凸块52的高度大于侧移槽的高度。侧移杆51固定有凸块52，凸块52在侧移腔内移动，避免侧移杆51滑出侧移腔。

所述角度调节机构6将高位连接杆13切断为两部分，高位连接杆13靠近底板11的部分为第一高位连接杆，第一高位连接杆的一端与底板11固定，第一高位连接杆的另一端与角度调节机构6固定，高位连接杆13靠近侧移固定机构4的部分为第二高位连接杆，第二高位连接杆的一端与角度调节机构6固定，第二高位连接杆的另一端与侧移固定机构4固定；角度调节机构6包括倾转固定机构61和倾转伸缩机构62，倾转伸缩机构62套设于倾转固定机构61内；倾转固定机构61与倾转伸缩机构62之间设置有弹性件7。当刀头3受到的压力方向不垂直与刀头3时，弹性件7支撑倾转伸缩机构62在倾转固定机构61内伸缩。从而，刀头3可发生反转，并始终垂直于其受到的压力方向，可有效提高钻进效率。

所述倾转固定机构61包括固定框611，固定框611靠近侧移固定机构4的一端设置有开口，固定框611远离开口的一端与第一高位连接杆固定，倾转伸缩机构62从固定框611的开口延伸至固定框611内；弹性件7的一端安装于固定框611的内腔远离开口的一端，弹性件7的另一端与倾转伸缩机构62连接。倾转固定机构61包括固定框611，倾转伸缩机构62可在弹性件7的作用下在固定框611内伸缩。

所述倾转伸缩机构62包括伸缩块，伸缩块设置有固定框611内，伸缩块的宽度大于固定框611的开口的宽度。倾转伸缩机构62包括伸缩块，伸缩块设置有固定框611内，避免倾转伸缩机构62脱出固定框。